Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umwandlung von Schwefelwasserstoff (H2S) in elementaren Schwefel (S).The invention relates to a method and a device for converting hydrogen sulfide (H2 S) into elemental sulfur (S).
Schwefel wird bei vielen chemischen Verfahren entweder in elementarer Form oder in Form von Schwefelsäure benötigt. Aber Schwefel ist hochgiftig in Form von Schwefeldioxid (SO2) oder als Schwefelwasserstoff. Daher gibt es maximal zulässige Emissionsgrenzwerte für diese Schwefelverbindungen, die weltweit verschärft werden.In many chemical processes, sulfur is required either in elemental form or in the form of sulfuric acid. But sulfur is highly toxic in the form of sulfur dioxide (SO2 ) or as hydrogen sulfide. Therefore, there are maximum allowable emission limits for these sulfur compounds, which are tightened worldwide.
Fossile Brennstoffe, wie Erdgas, Kohle, Ölsand, Ölschiefer und Erdöl, enthalten organische und anorganische Schwefelverbindungen. Es ist erforderlich, diese Schwefelverbindungen zu entfernen oder in unschädliche Schwefelverbindungen umzuwandeln. Für die Entfernung der Schwefelverbindungen aus Brennstoffen und Verbrennungsprodukten existieren eine Vielzahl von physikalischen und chemischen Umwandlungsprozessen.Fossil fuels such as natural gas, coal, oil sands, oil shale and oil,contain organic and inorganic sulfur compounds. It isrequired to remove or in these sulfur compoundsto convert harmless sulfur compounds. For the distanceof sulfur compounds from fuels andCombustion products exist in a variety of physical andchemical conversion processes.
Bei festen Brennstoffen werden die Schwefelverbindungen nach der Verbrennung im Kraftwerk als Schwefeldioxid durch eine Rauchgasentschwefelung mittels Kalkmilch absorbiert und in Calciumsulfit umgewandelt. Durch Oxidation mit im Abgas enthaltenem Restsauerstoff entsteht als Endprodukt Gips.For solid fuels, the sulfur compounds are afterCombustion in the power plant as sulfur dioxide through a Flue gas desulfurization absorbed by lime milk and inCalcium sulfite converted. By oxidation with that contained in the exhaust gasResidual oxygen is the end product of gypsum.
Bei flüssigen Brennstoffen, wie zum Beispiel Dieselkraftstoff oder leichtes Heizöl, sind maximal zulässige Schwefelgehalte vorgeschrieben. Denn eine Entschwefelung der Rauchgase nach einer eventuellen Verbrennung, zum Beispiel in Motoren, ist nicht mehr zu realisieren. Die Entschwefelung dieser Brennstoffe wird in den Raffinerien durchgeführt. Die im Rohöl vorhandenen Schwefelverbindungen werden im Destillat wiedergefunden, wobei die Schwerölfraktion die höchsten Schwefelkonzentrationen aufweist.With liquid fuels, such as diesel fuel orlight heating oil, are maximum permissible sulfur levelsrequired. Because desulfurization of the flue gases after onepossible combustion, for example in engines, is no longer toorealize. The desulfurization of these fuels is carried out in theRefineries carried out. The ones present in the crude oilSulfur compounds are found in the distillate, theHeavy oil fraction has the highest sulfur concentrations.
Die Entschwefelung erfolgt mit Hilfe von gasförmigem Wasserstoff (H2). Die organischen Schwefelverbindungen werden dabei in Schwefelwasserstoff umgewandelt. Der Schwefelwasserstoff, der im Gasgemisch mit Wasserstoff und anderen Kohlenwasserstoffen vorliegt, wird in Aminwäschern als Claus- oder Schwefelwasserstoffgas mit Konzentrationen von bis zu 90 Vol.-% Schwefelwasserstoff ausgewaschen. Schwefelwasserstoff entsteht auch in den Sauerwasserstripperkolonnen. Hier liegt Schwefelwasserstoff als wäßriges Kondensat vor und wird als Sauerwasserstrippergas (SWS-Gas) mit bis zu 50 Vol.-% Schwefelwasserstoff ausgestrippt. Zusätzlich können bis zu 50 Vol.-% Ammoniak (NH3) enthalten sein, das durch Zersetzung organischer Stickstoffverbindungen entsteht.Desulphurization takes place with the help of gaseous hydrogen (H2 ). The organic sulfur compounds are converted into hydrogen sulfide. The hydrogen sulfide, which is present in the gas mixture with hydrogen and other hydrocarbons, is washed out in amine scrubbers as Claus or hydrogen sulfide gas with concentrations of up to 90% by volume of hydrogen sulfide. Hydrogen sulfide is also produced in the acid water stripper columns. Here, hydrogen sulfide is present as an aqueous condensate and is stripped out as an acid water stripping gas (SWS gas) with up to 50% by volume hydrogen sulfide. In addition, up to 50% by volume of ammonia (NH3 ) can be contained, which is formed by the decomposition of organic nitrogen compounds.
Auch bei der Verbrennung von Kohle oder Schweröl in Kraftwerken, bei der der Brennstoff zuvor unter Sauerstoffmangel vergast wird, entsteht ein schwefelwasserstoffhaltiges Synthesegas, welches vor der Verbrennung gereinigt wird.Also when burning coal or heavy oil in power plantsthat the fuel is previously gasified under a lack of oxygena synthesis gas containing hydrogen sulfide, which beforeCombustion is cleaned.
Schwefelwasserstoff kommt außerdem in unterschiedlichen Konzentrationen im Erdölbegleitgas und im Erdgas mit einem Anteil von bis zu 30 Vol.-% und im Abgas von Kläranlagen mit einem Anteil von bis zu 5 Vol.-% Schwefelwasserstoff vor.Hydrogen sulfide also comes in differentConcentrations in associated petroleum gas and natural gas with a share ofup to 30 vol .-% and in the waste gas from sewage treatment plants with a share of up to5% by volume of hydrogen sulfide.
Die industrielle Verwertung von Schwefelwasserstoff ist begrenzt. Daher wird er zunächst in elementaren Schwefel und anschließend in speziellen Anlagen in Schwefelsäure umgewandelt. Elementarer Schwefel wird in der Gummiindustrie benötigt. Schwefelsäure wird in der chemischen Industrie eingesetzt.The industrial use of hydrogen sulfide is limited. ThereforeHe is first in elemental sulfur and then inspecial plants converted into sulfuric acid. ElementarySulfur is needed in the rubber industry. Sulfuric acid is in thechemical industry used.
Eine direkte Umwandlung von Schwefelwasserstoff in elementaren Schwefel ist durch eine thermische Spaltung von Schwefelwasserstoff eine nasse Oxidation von Schwefelwasserstoff in einer flüssigen (wäßrigen) Phase und eine trockene Oxidation von Schwefelwasserstoff in der Dampfphase möglich.A direct conversion of hydrogen sulfide to elementarySulfur is due to a thermal breakdown of hydrogen sulfidea wet oxidation of hydrogen sulfide in a liquid(aqueous) phase and a dry oxidation ofHydrogen sulfide possible in the vapor phase.
Das mit weltweit über 2000 Anlagen am häufigsten genutzt direkte Umwandlungsverfahren ist das bereits 1883 entwickelte Claus-Verfahren. Dieses Verfahren beruht auf einem trockenen Oxidationsprozeß. Eine Vielzahl von Prozeßvarianten sind entstanden. Alle Prozeßvarianten beruhen auf denselben chemischen Grundreaktionen sowie auf die Verwendung eines thermischen und eines katalytische Reaktors.The most frequently used direct with over 2000 systems worldwideThe conversion process is the ClausMethod. This process relies on a dry oneOxidation process. A variety of process variants have emerged.All process variants are based on the same chemicalBasic reactions as well as on the use of a thermal andof a catalytic reactor.
Der thermische Reaktor besteht aus einer Brennkammer mit einem Brenner, einem Abhitzekessel und einem ersten Schwefelkondensator. Der katalytische Reaktor ist zwei- oder dreistufig ausgeführt. Die Stufen weisen jeweils einen Erhitzer, ein Katalysatorbett und einen Schwefelkondensator auf.The thermal reactor consists of a combustion chamber with aBurner, a waste heat boiler and a first sulfur condenser.The catalytic reactor is designed in two or three stages. The stepseach have a heater, a catalyst bed and oneSulfur condenser.
In der Brennkammer und den katalytischen Reaktoren laufen folgende chemische Grundreaktionen ab:
The following basic chemical reactions take place in the combustion chamber and the catalytic reactors:
1. H2S + 1/202 + 1,88N2 → 1/3SO2 + 2/3H2S + 1/3H2O + 1,88N2
2. 1/3SO2 + 2/3H2S + 1/3H2 + 1,88N2 → S + H2O + 1,88N2
Gesamt: H2S+1/2O2+1,88N2 → S+H2O+1,88N2.1. H2 S + 1/202 + 1.88N2 → 1 / 3SO2 + 2 / 3H2 S + 1 / 3H2 O + 1.88N2
2. 1 / 3SO2 + 2 / 3H2 S + 1 / 3H2 + 1.88N2 → S + H2 O + 1.88N2
Total: H2 S + 1 / 2O2 + 1.88N2 → S + H2 O + 1.88N2 .
Die übrigen, prozeßbedingt vorhandenen Begleitgase, wie zum Beispiel Wasserstoff, Methan, höhere Kohlenwasserstoffe, Ammoniak, Wasserdampf, Kohlendioxid, reagieren entsprechend ihren Konzentrationen in einer Vielzahl von Nebenreaktionen.The other process-related accompanying gases, such asHydrogen, methane, higher hydrocarbons, ammonia,Water vapor, carbon dioxide, react according to theirConcentrations in a variety of side reactions.
Die eigentliche Clausreaktion zwischen Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff, bei der elementarer Schwefel und Wasserdampf gebildet wird, ist Reaktion2. Diese läuft im Katalysatorbett ab.The actual Claus reaction between sulfur dioxide and hydrogen sulfide, in which elemental sulfur and water vapor is formed, is reaction2 . This takes place in the catalyst bed.
Elementarer Schwefel wird darüber hinaus direkt durch die thermische Spaltung von Schwefelwasserstoff in Schwefel und Wasser in der Brennkammer erzeugt:
Elemental sulfur is also generated directly by the thermal cracking of hydrogen sulfide into sulfur and water in the combustion chamber:
3. H2S → H2+1/2S2.
3. H2 S → H2 + 1 / 2S2 .
Diese Reaktion ist stark endotherm.This reaction is very endothermic.
Verfahrenstechnisch wird ein Drittel der Schwefelwasserstoffmenge, meist ein Gemisch aus Claus- und Sauerwasserstrippergas, durch den Brenner mittels Verbrennungsluft unterstöchiometrisch zu einem Drittel Schwefeldioxid verbrannt. Der verbleibende Schwefelwasserstoff spaltet sich thermisch im Temperaturbereich zwischen 900°C bis 1300°C in der Brennkammer in Schwefel und Wasserstoff auf und wird katalytisch bei Temperaturen zwischen 180°C und 400°C in den katalytischen Reaktoren mit dem unverbrannten Schwefelwasserstoff zu elementaren Schwefel und Wasser umgesetzt. Die Umsetzung zu Schwefel ist optimal, wenn das Schwefelwasserstoff/Schwefeldioxid-Verhältnis zwei zu eins beträgt. Das optimale Verhältnis wird jedoch in der Praxis nur näherungsweise erreicht.Technically, a third of the amount of hydrogen sulfidemostly a mixture of Claus and acid water stripping gas, through whichBurner using combustion air under-stoichiometric to a thirdBurned sulfur dioxide. The remaining hydrogen sulfide splitsthermally in the temperature range between 900 ° C to 1300 ° C in theCombustion chamber in sulfur and hydrogen and becomes catalyticTemperatures between 180 ° C and 400 ° C in the catalytic Reactors with the unburned hydrogen sulfide to elementarySulfur and water implemented. The conversion to sulfur isoptimal if the hydrogen sulfide / sulfur dioxide ratio is twois one. However, the optimal ratio is only in practiceapproximately reached.
Der in der Brennkammer gebildete elementare Schwefel wird nach Abkühlung des Prozeßgases nach dem Abhitzekessel und im ersten Schwefelkondensator bereits flüssig abgeschieden. In den nachgeschalteten katalytischen Reaktoren wird das abgekühlte Prozeßgas vor Eintritt in die Katalysatoren durch die vorgeschalteten Erhitzer mittels Hochdruckdampf oder Wärmeträgeröl auf die notwendige Reaktionstemperatur erhitzt. Der durch die Clausreaktion gebildete Schwefel wird ebenfalls in den Schwefelkondensatoren flüssig abgeschieden.The elemental sulfur formed in the combustion chamber becomes afterCooling of the process gas after the waste heat boiler and in the firstSulfur condenser already separated liquid. In thedownstream catalytic reactors, the cooledProcess gas before entering the catalysts through the upstreamHeater using high pressure steam or thermal oil on thenecessary reaction temperature heated. The one through the Claus reactionSulfur formed also becomes liquid in the sulfur condensersdeposited.
Aufgrund der unterschiedlichen Schwefelwasserstoffkonzentration im Einsatzgas gibt es bei den konventionellen Claus-Prozessen zwei Hauptvarianten: den Hauptstrom-Betrieb für Schwefelwasserstoffkonzentrationen größer 50 Vol.-% und den Nebenstrom-Betrieb für Schwefelwasserstoffkonzentrationen zwischen 30 Vol.-% und 50 Vol.-%.Due to the different hydrogen sulfide concentration in theThere are two feed gases in the conventional Claus processesMain variants: the main current operation forHydrogen sulfide concentrations greater than 50 vol .-% and denSideline operation for hydrogen sulfide concentrations between30 vol% and 50 vol%.
Beim Hauptstrom-Betrieb wird die gesamte Schwefelwasserstoffmenge mit der Verbrennungsluft in der Brennkammer teilverbrannt. Durch die thermische Spaltung des Schwefelwasserstoffs in der Brennkammer wird bereits ein großer Schwefelanteil im ersten Schwefelkondensator nach dem Abhitzekessel abgeschieden. Für schwefelwasserstoffreiches Gas beträgt der Schwefelumsetzungsgrad bei einem dreistufigen Claus-Prozeß 96 bis 97%.In the main stream operation, the total amount of hydrogen sulfidepartially burned with the combustion air in the combustion chamber. Through thethermal cracking of the hydrogen sulfide in the combustion chamberthere is already a large proportion of sulfur in the first sulfur condenserdeposited after the waste heat boiler. For hydrogen sulfide richGas is the degree of sulfur conversion in a three-stage ClausProcess 96 to 97%.
Nachgeschaltete Tailgasbehandlungsanlagen, meist Claus-Prozesse mit thermischer Nachverbrennung, ermöglichen es anschließend, die von der Anlagenkapazität abhängigen gesetzlichen Grenzwerte einzuhalten.Downstream tail gas treatment plants, mostly Claus processeswith thermal afterburning, then allow thelegal limit values dependent on the system capacityto adhere to.
Bei Nebenstrom-Betrieb wird aufgrund des geringen Heizwertes des Schwefelwasserstoffgases der Gasstrom aufgeteilt. Mindestens ein Drittel des Schwefelwasserstoffgases wird mit der notwendigen Verbrennungsluft in der Brennkammer verbrannt und das entstandene schwefeldioxidreiche Reaktionsgas wird vor dem ersten Reaktor mit dem restlichen Schwefelwasserstoffgas vermischt. Bei diesem Prozeß wird in der Brennkammer kein elementarer Schwefel gebildet, da das Schwefelwasserstoff-Gas vollständig verbrannt wird.In the case of sidestream operation, theHydrogen sulfide gas split the gas stream. At least oneThird of the hydrogen sulfide gas is supplied with the necessaryCombustion air burned in the combustion chamber and the resultantSulfur dioxide-rich reaction gas is in front of the first reactormixed with the remaining hydrogen sulfide gas. In this processelemental sulfur is not formed in the combustion chamber, since thatHydrogen sulfide gas is completely burned.
Bei Schwefelwasserstoffkonzentrationen kleiner 30 Vol.-% ist auch der Nebenstrom-Betrieb aufgrund des niedrigen Heizwertes nicht mehr einsetzbar. Die Verbrennung wird dann instabil. Darüber hinaus erfordert der Nebenstrom-Betrieb in der Regel ein ammoniakfreies Einsatzgas. Sonst werden über den Bypass die Katalysatoren mit Ammoniak kontaminiert. Bei Anwesenheit von Ammoniak, beispielsweise bei Einsatz von Sauerwasserstrippergas, muß das Sauerwasserstrippergas, getrennt vom Clausgas in der Brennkammer verbrannt werden. Diese Qualitäten des Einsatzgases erfordern geänderte Varianten des Claus-Prozesses.At hydrogen sulfide concentrations less than 30 vol .-% is alsoBypass flow operation no longer due to the low calorific valueapplicable. The combustion then becomes unstable. FurthermoreThe secondary flow operation usually requires ammonia-free operationFeed gas. Otherwise the catalytic converters are connected via the bypassAmmonia contaminated. In the presence of ammonia,for example when using acid water stripping gas, theAcid water stripping gas, separated from the Claus gas in the combustion chamberbe burned. These qualities of feed gas requirechanged variants of the Claus process.
Für eine produktionsbedingte Steigerung der Raffinationskapazität, einen Einsatz von preiswerteren aber schwefelreicheren Rohölqualitäten oder für reduzierte Schwefelkonzentrationsgrenzwerte im Endprodukt weisen die vorhandenen Claus-Anlagen oft ein zu geringe Schwefelkapazität auf. Der Begriff "Schwefelkapazität" bedeutet hier die pro Zeiteinheit erzeugte Menge an Schwefel.For a production-related increase in refining capacity,use of cheaper but higher sulfurCrude oil qualities or for reduced sulfur concentration limitsThe existing Claus systems often assign to the end productlow sulfur capacity. The term "sulfur capacity"means here the amount of sulfur produced per unit of time.
Neben dem eventuell notwendigen Neubau oder Umbau der Claus-Anlage, besteht auch die Möglichkeit, den apparativen Engpaß durch Verwendung von Sauerstoff zu umgehen. Bei diesen Verfahren wird die Verbrennungsluft teilweise oder vollständig durch Sauerstoff ersetzt. Durch den Einsatz von Sauerstoff wird die Verbrennungstemperatur erhöht und der Inertgasanteil wird reduziert oder eliminiert. Daß bedeutet, das spezifische Prozeßgasvolumen und damit der Anlagendruckverlust wird reduziert. Damit kann der Durchsatz von Sauerwassergas und Clausgas erhöht werden und schwefelwasserstoffarme Einsatzgase mit geringem Heizwert und hohem Ammoniak-Gehalt auch in einem Hauptstromreaktor verarbeitet werden. Die Anwendung von Sauerstoff in Clausanlagen ist heute Stand der Technik.In addition to the possibly necessary new building or renovation of the ClausFacility, there is also the possibility of the equipment bottleneckBypass use of oxygen. With these procedures theCombustion air partially or completely replaced by oxygen.By using oxygen, the combustion temperatureis increased and the proportion of inert gas is reduced or eliminated. Thatmeans the specific process gas volume and thus theSystem pressure loss is reduced. The throughput ofAcid water gas and Claus gas are increased andLow hydrogen sulfide feed gases with low calorific value andhigh ammonia content also processed in a mainstream reactorwill. The use of oxygen in Claus plants is state of the art todayof the technique.
Bei den heute eingesetzten Prozessen ist die Anreicherung der Verbrennungsluft mit Sauerstoff am einfachsten zu realisieren. Der Mehrdurchsatz an Schwefelwasserstoff ist proportional zur Menge an zugeführtem Sauerstoff. Die maximal mögliche Sauerstoffmenge wird durch die zulässigen Betriebstemperaturen des Brenners, des Abhitzekessels und des ersten Reaktors begrenzt.In the processes used today, the enrichment of theThe easiest way to realize combustion air with oxygen. Of theThe increased throughput of hydrogen sulfide is proportional to the amount ofsupplied oxygen. The maximum possible amount of oxygen isby the permissible operating temperatures of the burner, theWaste heat boiler and the first reactor limited.
In Abhängigkeit vom vorhandenen Brenner beträgt die maximal zulässige Sauerstoffkonzentration 27 bis 28 Vol.-%, wobei die zulässigen Betriebstemperaturen des Brenners, des Abhitzekessels und des ersten Reaktors limitierend sind. Der Umsetzungsgrad an Schwefel wird im Vergleich zum konventionellen Claus-Verfahren nicht erhöht.Depending on the existing burner, the maximum ispermissible oxygen concentration 27 to 28 vol .-%, the permissibleOperating temperatures of the burner, the waste heat boiler and the firstReactor are limiting. The degree of conversion of sulfur is in theNot increased compared to the conventional Claus process.
Beim COPE-Prozeß wird die Verbrennungsluft mit Sauerstoff angereichert, wobei höhere Konzentrationen mit bis zu 100 Vol.-% Sauerstoff realisiert werden können. Dazu wird ein spezieller Brenner und ein zusätzliches Kreislaufgebläse benötigt. Bei diesem Verfahren wird die durch die hohe Sauerstoffkonzentration bedingte Temperatursteigerung in der Brennkammer und im Abhitzekessel durch Rezirkulation von kaltem Prozeßgas kompensiert. Das Prozeßgas wird nach dem ersten Schwefelkondensator angesaugt und durch den Brenner in die Brennkammer zu einer Senkung der Temperatur eingeblasen. Aufgrund der höheren Prozeßgasmengen steigt der Druckverlust in der Brennkammer und im Abhitzekessel. In den nachgeschalteten katalytischen Reaktorstufen ist der Druckverlust aufgrund der reduzierten Prozeßgasmengen geringer.In the COPE process, the combustion air is oxygenatedenriched, whereby higher concentrations with up to 100 vol .-%Oxygen can be realized. For this, a special burner is usedand an additional circuit fan is required. With this procedurebecomes due to the high oxygen concentration Temperature increase in the combustion chamber and in the waste heat boilerCold process gas recirculation compensated. The process gas willsucked in after the first sulfur condenser and through theBurner in the combustion chamber to lower the temperatureblown in. Due to the higher process gas quantities, thePressure loss in the combustion chamber and in the waste heat boiler. In thedownstream catalytic reactor stages is the pressure losslower due to the reduced process gas quantities.
Der Lurgi-Sauerstoff-Clausbrenner ist ein Brenner, der mit Luft, mit Sauerstoff, oder mit Luft und Sauerstoff als Oxidationsmedium betrieben werden kann. Die maximal mögliche Sauerstoffkonzentration beträgt ca. 80 Vol.-%. Das Clausgas und das ammoniakhaltige Sauerwasserstrippergas werden separat zugeführt. Das Sauerwasserstrippergas wird mit Luft in einer zentralen Brennermuffel zusammen mit dem Heizgas verbrannt. Das Clausgas wird mit Sauerstoff und Luft als Oxidationsmedium mit mehreren doppelkonzentrischen Einzelbrennern, die symmetrisch um die Brennermuffel angeordnet sind, verbrannt. Ein Einzelbrenner besteht aus einer zentralen Sauerstoffdüse, einer konzentrischen Clausgasdüse und einer doppelkonzentrischen Luftdüse. Durch dieser Anordnung entstehen einzelne Sauerstoff/Schwefelwasserstoff-Flammen, die von kälteren Luft/Schwefelwasserstoff-Flammen umhüllt werden. Dadurch wird die Temperatur in der Brennkammer kontrolliert. Eine Rezirkulation von kaltem Prozeßgas zur Temperaturabsenkung ist auch bei hohen Sauerstoffmengen nicht notwendig.The Lurgi oxygen Claus burner is a burner that works with airOxygen, or operated with air and oxygen as the oxidizing mediumcan be. The maximum possible oxygen concentration is approx.80 vol%. Claus gas and ammoniaAcid water stripping gas is supplied separately. TheAcid water stripping gas is mixed with air in a central burner muffleburned together with the heating gas. The Clausgas comes withOxygen and air as an oxidizing medium with severaldouble concentric single burners, symmetrical around theBurner muffle are arranged, burned. There is a single burnerfrom a central oxygen nozzle, a concentric Claus gas nozzleand a double-concentric air nozzle. By this arrangementindividual oxygen / hydrogen sulfide flames are generated bycolder air / hydrogen sulfide flames. Therebythe temperature in the combustion chamber is checked. A recirculationof cold process gas to lower the temperature is also at highAmounts of oxygen not necessary.
Beim SURE-Prozeß wird ebenfalls sauerstoffangereicherte Luft oder 100 Vol.-% Sauerstoff als Oxidationsmedium verwendet.The SURE process also uses oxygen-enriched air or100 vol .-% oxygen is used as the oxidation medium.
Beim SURE-Doppelverbrennungsprozeß wird die Verbrennung des Schwefelwasserstoffes mit zwei in Serie geschalteten, jeweils mit einem Abhitzekessel und einem Schwefelkondensator ausgerüsteten Brennkammern, durchgeführt. Das Schwefelwasserstoffgas wird mit einer Teilmenge des Sauerstoffs in der ersten Brennkammer verbrannt, in einem Abhitzekessel abgekühlt, in die zweite Brennkammer durch einen Brenner überführt und die für die Clausreaktion benötigten Menge an Restsauerstoff zugegeben. Durch diese Aufteilung wird ebenfalls die Temperatur in den Brennkammern kontrolliert.In the SURE double combustion process, the combustion of theHydrogen sulfide with two in series, each with one Waste heat boiler and a sulfur condenser equippedCombustion chambers. The hydrogen sulfide gas is witha portion of the oxygen burned in the first combustion chamber,cooled in a waste heat boiler, into the second combustion chambertransferred a burner and the amount required for the Claus reactionof residual oxygen added. This division also makes theControlled temperature in the combustion chambers.
Beim SURE-Seitenstrombrennerprozeß ist vor den vorhandenen Claus-Prozeß eine separate Brennkammer geschaltet. Das Schwefelwasserstoffgas wird auf beide Brennkammern aufgeteilt. In der ersten Brennkammer wird durch Verbrennung mit Sauerstoff ausschließlich Schwefeldioxid erzeugt. Zur Temperaturkontrolle wird nach dem Abhitzekessel ein Teilstrom des abgekühlten schwefeldioxidhaltigen Teilstroms mit dem restlichen Schwefelwasserstoffgas und Sauerstoff durch einen Brenner in die eigentliche Brennkammer eingeblasen, um das für die Clausreaktion notwendige Schwefelwasserstoff/Schwefeldioxid-Verhältnis einzustellen.In the SURE side stream burner process, the existing ClausProcess switched a separate combustion chamber. TheHydrogen sulfide gas is divided between the two combustion chambers. In thefirst combustion chamber is made by combustion with oxygenonly produces sulfur dioxide. For temperature controlafter the waste heat boiler, a partial flow of the cooledpartial stream containing sulfur dioxide with the restHydrogen sulfide gas and oxygen through a burner in thethe actual combustion chamber is blown in for the Claus reactionadjust the necessary hydrogen sulfide / sulfur dioxide ratio.
Der Einsatz von bis zu 100 Vol.-% Sauerstoff als Oxidationsmedium bietet das höchste Potential zur Leistungssteigerung von Claus-Anlagen. Dazu müssen aber nicht unerhebliche Investitionskosten in die Anlagentechnik aufgewendet werden. Bei allen bekannten Sauerstoff-Claus-Verfahren müssen mindestens der Brenner und die Brennkammer ersetzt werden. Weitere Kosten entstehen, wenn zusätzlich ein Kreislaufgasgebläse oder eine zweite Brennkammer mit Abhitzekessel und Schwefelkondensator benötigt werden. Darüber hinaus ist der Betrieb eines Kreislaufgebläses durch mögliche Schwefelablagerungen nicht unproblematisch.The use of up to 100 vol .-% oxygen as an oxidation mediumoffers the highest potential for increasing the performance of ClausInvestments. To do this, however, not insignificant investment costs in thePlant technology can be used. With all known oxygenClaus process must have at least the burner and the combustion chamberbe replaced. Additional costs arise if additional oneCirculation gas blower or a second combustion chamber with a waste heat boilerand sulfur condenser are needed. In addition, theOperation of a circulation fan due to possible sulfur depositsnot without problems.
Das dann vorhandene hohe Potential an Durchsatzleistung kann jedoch meist nicht ausgeschöpft werden, da die nachgeschalteten Aggregate, wie zum Beispiel die katalytischen Reaktoren, einen Engpaß darstellen. Dagegen benötigt die Sauerstoffanreicherung die geringsten Investitionskosten, bietet aber mit nur max. 28 Vol.-% Sauerstoff in der Verbrennungsluft das geringste Potential zur Leistungssteigerung einer Claus-Anlage.However, the high potential of throughput that then exists canmostly not exhausted because the downstream units, such as the catalytic reactors are a bottleneck.In contrast, oxygenation requires the leastInvestment costs, but offers only max. 28 vol .-% oxygen in theCombustion air has the lowest potential for increasing the performance of aClaus plant.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzusehen, mit dem/der insbesondere die Durchsatzleistung und der Umsetzungsgrad von Schwefelwasserstoff zu elementaren Schwefel verbessert wird. Das Verfahren und die Vorrichtung sollen darüber hinaus mit vergleichsweise geringem zusätzlichen Aufwand in bereits vorhandene Claus-Anlagen integriert werden können.The invention is therefore based on the object, the disadvantages ofTo overcome the state of the art and a method and aProvide device with which, in particularThroughput and the degree of conversion of hydrogen sulfideelemental sulfur is improved. The procedure and theDevice should also be comparatively smalladditional effort integrated into existing Claus systemscan be.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen gemäß des Anspruchs 1 sowie mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 16 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The task is carried out using a method with the features according to theClaim 1 and with a device with the features ofClaim 16 solved. Preferred configurations are in theSubclaims specified.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die Schwefelkapazität von Claus-Anlagen unter Verwendung von Sauerstoff oder eines sauerstoffreichen Gases erhöht wird, wobei nur geringe Investitionskosten nötig sind. Gleichzeitig sind aber wesentlich höhere Sauerstoffkonzentrationen oder Schwefelwasserstoffdurchsätze, im Vergleich zu einer konventionellen Sauerstoffanreicherung, möglich.The inventive method has the advantage that theSulfur capacity of Claus plants using oxygenor an oxygen-rich gas is increased, with only smallInvestment costs are necessary. At the same time, however, are much higherOxygen concentrations or hydrogen sulfide throughputs, inCompared to conventional oxygenation, possible.
Erfindungsgemäß wird der Sauerstoff nicht wie bisher nur als Oxidationsmedium verwendet, sondern zusätzlich zur Steigerung der Mischungsenergie eingesetzt, um die Vermischung zwischen Oxidationsmittel und Einsatzgas in der vorhandenen Brennkammer zu verbessern. Durch die Steigerung der Mischungsenergie kann die Verbrennungsdichte und damit der Durchsatz von Schwefelwasserstoff erhöht werden. Denn in die vorhandene Brennkammer wird so eine zusätzliche Nachverbrennungszone integriert, die durch hochturbulente selbstansaugende Sauerstoffstrahlen erzeugt wird. Damit wird das aus dem Combustor oder dem Brenner austretende, mit Luft teilreagierte bzw. vorgemischte Prozeßgas vollständig nachverbrannt. Darüber hinaus laufen die in der Brennkammer stattfindenden Reaktionen näher am thermodynamischen Gleichgewicht ab. Die Begriffe "teilverbrennen" und "nachverbrennen" beziehen sich auf die stöchiometrische Verbrennung.According to the invention, the oxygen is not only used as previouslyOxidation medium used, but in addition to increaseMixing energy used to mix betweenOxidizing agent and feed gas in the existing combustion chamber tooimprove. By increasing the mixing energy, the Combustion density and thus the throughput of hydrogen sulfideincrease. Because in the existing combustion chamber there will be oneadditional afterburning zone integrated, which is due to highly turbulentself-priming oxygen jets is generated. That will be the endthe combustor or the burner, partially reacted with airor premixed process gas completely burned. About thatin addition, the reactions taking place in the combustion chamber run closeron the thermodynamic equilibrium. The terms "partially burn"and "afterburn" refer to the stoichiometricCombustion.
Anstelle von technisch reinem Sauerstoff, der komprimiert per Rohrleitung angeliefert wird oder verflüssigt aus vakuumisolierten Behältern mit hohem Druck entnommen wird, kann auch Sauerstoff mit einer Reinheit von 80 Vol.-% bis 100 Vol.-% Sauerstoffanteil verwendet werden. Dieser wird vorzugsweise durch Molekularsiebadsorptionsanlagen, beispielsweise Vakuumwechseladsorptionsanlagen (VSA) oder Vakuumdruckwechseladsorptionsanlagen (PVSA) direkt beim Verbraucher hergestellt.Instead of technically pure oxygen, which is compressed byPipeline is delivered or liquefied from vacuum insulatedContainers taken at high pressure can also use oxygena purity of 80 vol .-% to 100 vol .-% oxygen usedwill. This is preferably done byMolecular sieve adsorption plants, for exampleVacuum swing adsorption systems (VSA) orVacuum pressure swing adsorption systems (PVSA) directly atConsumer manufactured.
Der Zusatzsauerstoff wird erfindungsgemäß nicht wie bisher über den Brenner durch Anreicherung der Verbrennungsluft zudosiert, sondern vorzugsweise durch mindestens eine oder eine Vielzahl von Einzeldüsen mit hoher Geschwindigkeit eingeblasen. Diese sind, in Abhängigkeit von der vorhandenen Konstruktion der Brennkammer, in der Brennkammerwand im Übergangsbereich zum Combustor oder nach dem Brenner am Anfang der Brennkammer, symmetrisch verteilt eingebaut.According to the invention, the additional oxygen is not, as previously, via theBurner metered in by enriching the combustion air, butpreferably by at least one or a plurality ofSingle nozzles blown in at high speed. These are, inDepending on the existing design of the combustion chamber, inthe combustion chamber wall in the transition area to the combustor or afterthe burner at the beginning of the combustion chamber, symmetrically distributedbuilt-in.
Das aus dem Combustor oder aus dem Brenner austretende, mit der Verbrennungsluft des Brenners unterstöchiometrisch verbrannte oder vorgemischte Prozeßgas wird infolge der intensiven Mischung mit dem Sauerstoff vollständig nachverbrannt und das für die Clausreaktion benötigte stöchiometrische Schwefelwasserstoff/Schwefeldioxid-Verhältnis von zwei zu eins eingestellt, wobei das Schwefelwasserstoff/Schwefeldioxid-Verhältnis vor der Tailgasbehandlungsanlage gemessen wird.The one coming out of the combustor or out of the burner with theCombustion air of the burner burned substoichiometrically or premixed process gas is due to the intensive mixing with theOxygen burned completely and that for the Claus reactionrequired stoichiometric hydrogen sulfide / sulfur dioxideRatio of two to one set, theHydrogen sulfide / sulfur dioxide ratio beforeTail gas treatment plant is measured.
Für eine intensive Mischung liegt die Austrittsgeschwindigkeiten aus den Sauerstoffeinzeldüsen vorzugsweise in einem Bereich der Machzahl zwischen 0,4 und 2. Unter Machzahl (Ma) ist hier das Verhältnis der Düsenaustrittsgeschwindigkeit zur Schallgeschwindigkeit der Gase zu verstehen. Aufgrund der relativ hohen Austrittsgeschwindigkeit des Sauerstoffs entstehen hochturbulente Freistrahlen, die die umgebende Brennkammeratmosphäre ansaugen, sich vermischen und mit den brennbaren Bestandteilen reagieren. Der Schwefelwasserstoff wird dabei zu Schwefeldioxid verbrannt.The exit speeds are available for an intensive mixturethe oxygen single nozzles preferably in a range ofMach number between 0.4 and 2. Mach number (Ma) is hereRatio of nozzle exit speed to speed of soundto understand the gases. Because of the relatively highThe exit velocity of the oxygen is highly turbulentOpen jets that suck up the surrounding combustion chamber atmospheremix and react with the combustible components. Of theHydrogen sulfide is burned to sulfur dioxide.
Bei einer Austrittsgeschwindigkeit entsprechend einer Machzahl von eins, daß heißt Schallgeschwindigkeit, stellt sich zum Beispiel aufgrund der intensiven Mischung das stöchiometrische Schwefelwasserstoff/Schwefeldioxid-Verhältnis von zwei zu eins ein. Das bedeutet, der in der Brennkammer vorhandene Sauerstoff wird vollständig umgesetzt. Durch die vollständige Umsetzung des Sauerstoffs wird die Standzeit des ersten katalytischen Reaktors verlängert. Denn bei Reaktortemperaturen von 380°C bis 550°C reagiert der sonst in Claus-Anlagen vorhandene Überschußsauerstoff mit dem vorhandenen Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid (SO3), das mit den Katalysatorpellets aus Aluminiumoxid nach der folgenden Reaktionsgleichung reagiert:
With an exit velocity corresponding to a Mach number of one, that is to say the speed of sound, the stoichiometric hydrogen sulfide / sulfur dioxide ratio of two to one is established, for example, due to the intensive mixing. This means that the oxygen in the combustion chamber is fully converted. The lifetime of the first catalytic reactor is extended by the complete conversion of the oxygen. Because at reactor temperatures of 380 ° C to 550 ° C, the excess oxygen otherwise present in Claus plants reacts with the existing sulfur dioxide to form sulfur trioxide (SO3 ), which reacts with the catalyst pellets made of aluminum oxide according to the following reaction equation:
4. Al2O3 + SO3 → Al2SO4 + O2.4. Al2 O3 + SO3 → Al2 SO4 + O2 .
Es bildet sich Aluminiumsulfat, das die Katalysatoroberfläche belegt und damit den Katalysator inaktiviert.It forms aluminum sulfate, which covers the catalyst surface andthus inactivating the catalyst.
Darüber hinaus werden bei Sauerstoffgeschwindigkeiten entsprechend einer Machzahl von eins, die Sauerstoffdüsen thermisch entlastet, da sich die Flammen der Schwefelwasserstoff/Schwefeldioxid-Freistrahldiffusionsflammen nicht an der Düse stabilisieren, sondern von der Düse abgehoben, frei in der Brennkammer brennen. Zudem werden die Flammenwurzeln so von den Sauerstoffdüsen weg in den Brennraum hinein verlagert. Der für eine Sauerstoffgeschwindigkeit entsprechend einer Machzahl von eins notwendige Sauerstoffabsolutdruck am Düsenaustritt sollte vorzugsweise das 1,93-fache des in der Brennkammer herrschenden Druckes (PBRK) betragen.In addition, oxygen rates are correspondinglya Mach number of one, which thermally relieves oxygen nozzles, becausethe flames of hydrogen sulfide / sulfur dioxideDo not stabilize free jet diffusion flames at the nozzle, but fromoff the nozzle, burn freely in the combustion chamber. In additionthe flame roots away from the oxygen nozzles in theMoved the combustion chamber into it. The one for an oxygen velocityaccording to a Mach number of one necessaryAbsolute oxygen pressure at the nozzle outlet should preferably be 1.93 timesof the pressure prevailing in the combustion chamber (PBRK).
Der Neigungswinkel der Sauerstoffinjektionslanzen beträgt vorzugsweise 45° bis 90° zur Strömungsrichtung, wobei die Achsen der Sauerstoffstrahlen sich in der Mittelachse der Brennkammer schneiden. Die Sauerstoffinjektionslanzen sind mit den Düsen vorteilhaft bündig oder zurückgezogen in die Innenwand der Brennkammer eingebaut.The angle of inclination of the oxygen injection lances ispreferably 45 ° to 90 ° to the direction of flow, the axesthe oxygen rays are in the central axis of the combustion chamberto cut. The oxygen injection lances are advantageous with the nozzlesflush or withdrawn into the inner wall of the combustion chamberbuilt-in.
Bei Brenner, die Drallflammen erzeugen, daß bedeutet, die eine radiale Geschwindigkeits- und Konzentratonsverteilung der einzelnen Gaskomponenten in der Brennkammer aufweisen, werden die Sauerstoffinjektionslanzen vorzugsweise im Abstand von ca. 0,25 des Brennkammerdurchmessers, von der Mitte der Brennkammer gemessen, symmetrisch am Umfang verteilt, eingebaut. Dadurch wird eine entgegen dem Drall der Hauptflamme gerichtete Sauerstoffdrallströmung erzeugt.In the case of burners that produce swirl flames, that means a radialSpeed and concentration distribution of the individualGas components have in the combustion chamber, theOxygen injection lances preferably at a distance of about 0.25Combustion chamber diameter, measured from the center of the combustion chamber,distributed symmetrically around the circumference, built-in. This will make onedirected against the swirl of the main flameOxygen swirl flow generated.
Die Sauerstoffinjektionslanzen sind vorzugsweise konzentrisch, wobei die Sauerstoffdüse von einer Ringspaltdüse umhüllt wird. Durch die Ringspaltdüse wird vorteilhaft permanent ein Schutzgas mit einer Mindestaustrittsgeschwindigkeit entsprechend einer Machzahl von 0,2 in die Brennkammer eingeblasen, um die Sauerstoffdüse zu kühlen und vor eindiffundierendem Schwefel zu schützen.The oxygen injection lances are preferably concentric, withthe oxygen nozzle is enveloped by an annular gap nozzle. Through the Annular gap nozzle is advantageously a protective gas with a permanentMinimum exit speed corresponding to a Mach number of 0.2blown into the combustion chamber to cool the oxygen nozzle andto protect against diffusing sulfur.
Als Schutzgas wird vorzugsweise Luft, Stickstoff oder Kohlendioxid verwendet.Air, nitrogen or carbon dioxide is preferably used as the protective gasused.
Versuche haben gezeigt, daß mit diesem Verfahren, in Abhängigkeit von der Schwefelwasserstoffkonzentration, äquivalente Sauerstoffkonzentrationen (XO2) von 21 Vol-.% bis 40 Vol.-% Sauerstoff realisiert werden können. Die äquivalente Sauerstoffkonzentration wird hier durch die Gleichung
Experiments have shown that, depending on the hydrogen sulfide concentration, equivalent oxygen concentrations (XO2 ) of 21% by volume to 40% by volume of oxygen can be achieved with this method. The equivalent oxygen concentration here is given by the equation
(XO2) = O2 gesamt/(Luft + O2 zusätzlich)
(XO2 ) = O2 total / (air + O2 additional)
beschrieben.described.
Die Mengen an Claus- und Sauerwasserstrippergas werden entsprechend dem Sauerstoffangebot erhöht.The amounts of Claus and sour water stripping gas will beincreased according to the oxygen supply.
Die nachfolgenden Beispiele zeigen, daß aufgrund der hohen äquivalenten Sauerstoffkonzentration und Verbrennungsdichte die Temperatur in der Brennkammer steigt. Im Abhitzekessel wird aufgrund der höheren Abwärmemenge mehr Dampf erzeugt (siehe Tabelle).
The following examples show that the temperature in the combustion chamber rises due to the high equivalent oxygen concentration and combustion density. Due to the higher amount of waste heat, more steam is generated in the waste heat boiler (see table).
Bei einer Erhöhung der zulässigen Brennkammertemperatur von 1500°C kann die äquivalente Sauerstoffkonzentration auf mindestens 40 Vol.-% gesteigert werden. Da Wärme und Stoff gleich schnell ausgetauscht werden, wird die Temperatur in der Brennkammer infolge der intensiven Vermischung auf höherem Niveau vergleichmäßigt und der Wärmeübergang auf die Brennkammerwand verbessert. Daß bedeutet, der über die Brennkammerwand an die Umgebung abgegebene Wärmeanteil ist größer. Der Abhitzekessel wird thermisch entlastet. Die Temperaturen am Brenner und im Combustor steigen nicht an.If the permissible combustion chamber temperature increases by1500 ° C the equivalent oxygen concentration can be at least 40Vol .-% can be increased. Because heat and fabric are equally quickare replaced, the temperature in the combustion chamber will resultequalizes the intensive mixing at a higher level andthe heat transfer to the combustion chamber wall is improved. Thatmeans that over the combustion chamber wall to the environmentemitted heat is larger. The waste heat boiler becomes thermalrelieved. The temperatures at the burner and in the combustor risenot at.
Verfahrensbedingt steigen die Temperaturen durch den höheren Schwefelumsatz im katalytischen Reaktor an, wobei die zulässige Betriebstemperatur des Katalysators von bis zu 650°C ausgenutzt werden kann. Die hohen Verbrennungstemperaturen bei dem Einsatz von Sauerstoff wirken sich positiv auf die thermische Spaltung und vollständige Verbrennung von höheren Kohlenwasserstoffen und von Ammoniak aus, wobei insbesondere für eine vollständige Ammoniak-Spaltung und Verbrennung eine Mindesttemperatur von 1350°C eingehalten werden sollte. Bedingt durch den fehlenden Stickstoffballast kann bei einer äquivalenten Sauerstoffkonzentration von 40 Vol.-% die Konzentration an Schwefelwasserstoffgas im eingesetzten Gasgemisch auf 20 Vol.-% Schwefelwasserstoff abgesenkt werden.Due to the process, the temperatures rise due to the higherSulfur conversion in the catalytic reactor, the permissibleOperating temperature of the catalyst used up to 650 ° Ccan be. The high combustion temperatures during useof oxygen have a positive effect on the thermal fission andcomplete combustion of higher hydrocarbons andAmmonia from, in particular for a complete ammoniaFission and combustion a minimum temperature of 1350 ° Cshould be adhered to. Due to the lack of nitrogen ballast can with an equivalent oxygen concentration of 40 vol .-%Concentration of hydrogen sulfide gas in the gas mixture usedcan be reduced to 20% by volume of hydrogen sulfide.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen (Fig. 1 bis 3) näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with the aid of figures (FIGS. 1 to 3).
InFig. 1 bis 3 sind ein Brenner und der daran anschließende Teil der Brennkammer einer Claus-Anlage dargestellt, wobei der inFig. 1 undFig. 2 dargestellte Brenner zusätzlich einen Combustor aufweist.InFigs. 1 to 3, a burner and the adjoining part of the combustion chamber are shown a Claus plant, wherein the burner shown inFIG. 1 andFIG. 2 additionally comprises a combustor.
Fig. 1 zeigt den Brenner (1), welchem über ein 3-fach konzentrisches Rohr (2) mit einem inneren Pilotrohr (3) über das mittlere Rohr (4) ein Heizgas und über das äußere Rohr (5) das Claus-/SWS-Gas zugeführt werden. Über Leitung (6) wird Luft in den Brenner (1) geleitet. Die Verbrennung erfolgt im Combustor (7) und daran anschließender Brennkammer (8). Gemäß der Erfindung wird über eine Düse (9) Sauerstoff in die Brennkammer mit hoher Geschwindigkeit eingebracht. Ferner ist hier dargestellt, daß die Lanze zum Einbringen des Sauerstoffs (10) in deren vorderen Bereich aus einem doppelkonzentrischem Rohr besteht, wobei über das innere Rohr (11) der Sauerstoff und über das äußere Rohr (12) ein Schutzgas eingeleitet wird, um die Düse (9) zu kühlen. Der Winkel "β" bezeichnet hier den Neigungswinkel der Sauerstofflanze in Bezug zur Strömungsrichtung (R). Der Winkel "β" liegt erfindungsgemäß im Bereich von 45° (β) und 90° (β). Combustor (7) und Brennkammer (8) sind hier einteilig ausgeführt.Fig. 1 shows the burner (1 ), which via a 3-fold concentric tube (2 ) with an inner pilot tube (3 ) via the middle tube (4 ) and a heating gas and via the outer tube (5 ) the Claus / SWS -Gas are supplied. Air is fed into the burner (1 ) via line (6 ). The combustion takes place in the combustor (7 ) and the subsequent combustion chamber (8 ). According to the invention, oxygen is introduced into the combustion chamber at high speed via a nozzle (9 ). Furthermore, it is shown here that the lance for introducing the oxygen (10 ) in the front area consists of a double-concentric tube, the oxygen being introduced via the inner tube (11 ) and a protective gas being introduced via the outer tube (12 ) in order to Cool the nozzle (9 ). The angle "β" here designates the angle of inclination of the oxygen lance in relation to the direction of flow (R). According to the invention, the angle “β” is in the range from 45 ° (β) and 90 ° (β). Combustor (7 ) and combustion chamber (8 ) are made in one piece here.
Fig. 2 zeigt eine ähnliche Ausführungsform wieFig. 1, wobei Combustor (7) und Brennkammer (8) voneinander getrennt sind. Der Brenner (1) weist ein 3-fach konzentrisches Rohr (2) mit einem inneren Rohr (3) für Pilotgas, einem mittleren Rohr (4) für Heizgas und einem äußeren Rohr (5) für Claus-/SWS-Gas auf. Luft wird über Leitung (6) zugeführt. Vor der Brennkammer (8) ist ein Combustor (7) angeordnet. Sauerstoff und ein Schutzgas werden über ein doppelkonzentrisches Rohr zugeführt, wobei der Sauerstoff im inneren Rohr (11) und das Schutzgas im äußeren Rohr (12) geführt werden. Die Sauerstofflanze ist um den Winkel β bis β' (45° bis 90°) gegenüber der Strömungsrichtung ( R) geneigt in der Vorrichtung angeordnet.Fig. 2 shows a similar embodiment asFig. 1, wherein combustor (7 ) and combustion chamber (8 ) are separated from each other. The burner (1 ) has a triple concentric tube (2 ) with an inner tube (3 ) for pilot gas, a middle tube (4 ) for heating gas and an outer tube (5 ) for Claus / SWS gas. Air is supplied via line (6 ). A combustor (7 ) is arranged in front of the combustion chamber (8 ). Oxygen and a protective gas are supplied via a double-concentric tube, the oxygen in the inner tube (11 ) and the protective gas in the outer tube (12 ). The oxygen lance is arranged at an angle β to β '(45 ° to 90 °) in relation to the flow direction (R) in the device.
InFig. 3 schließt die Brennkammer (8) direkt an den Brenner (1) der Claus-Anlage an. Bei dieser Ausführungsform wird das Pilotgas über ein getrenntes Rohr (13) in den Brenner eingeleitet.InFig. 3, the combustion chamber (8 ) connects directly to the burner (1 ) of the Claus system. In this embodiment, the pilot gas is introduced into the burner via a separate pipe (13 ).
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